JP5717811B2 - Robot system including screw tightening device - Google Patents

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Description

本発明は、ロボット等の動作により、ネジを自動的に締付けるネジ締付装置を含むロボットシステムに関する。 The present invention relates to a robot system including a screw tightening device that automatically tightens screws by operation of a robot or the like.

機械や構造物の信頼性を向上させる目的で、締付トルクを検出してトルク制御を行うナットランナが使用されている。特許文献１には、トルク検出器を備えたナットランナが開示されている。   For the purpose of improving the reliability of machines and structures, nutrunners that detect torque and perform torque control are used. Patent Document 1 discloses a nutrunner including a torque detector.

さらに、特許文献２は、ロボットのハンドがレンチを締付けるときの締付け操作力を監視する締付け操作監視手段を備えた装置を開示している。   Further, Patent Document 2 discloses an apparatus including a tightening operation monitoring unit that monitors a tightening operation force when a robot hand tightens a wrench.

実公昭63-46232号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-46232 特開2010-012583号公報JP 2010-012583

特許文献１に記載されるような一般的なナットランナは、内蔵されたモータを用いて、その軸線上に配置された工具先端を回転させている。このため、締付けられるべきナット等の前方には、比較的大きい空間が必要とされる。そのような空間が確保できない場合には、オフセットギヤなどをナットランナに内蔵させる必要がある。   A general nut runner described in Patent Document 1 uses a built-in motor to rotate a tool tip disposed on the axis thereof. For this reason, a relatively large space is required in front of the nut or the like to be tightened. If such a space cannot be secured, it is necessary to incorporate an offset gear or the like in the nut runner.

しかしながら、そのようなギヤはトルクを伝達するのに使用されるので、ギヤを小型化するのは困難である。このため、そのようなギヤを内蔵したナットランナは、結果的に大型化する傾向がある。また、前述した空間が確保できない場合には、締付トルクの上限値を下げる必要があり、またナットランナの自動化自体が困難である。   However, since such a gear is used to transmit torque, it is difficult to reduce the size of the gear. For this reason, a nut runner incorporating such a gear tends to increase in size as a result. Further, when the above-described space cannot be secured, it is necessary to lower the upper limit value of the tightening torque, and it is difficult to automate the nut runner itself.

さらに、特許文献２に開示される締付操作監視手段は歪みゲージであるので、装置全体の価格が高くなるという問題点もある。   Furthermore, since the tightening operation monitoring means disclosed in Patent Document 2 is a strain gauge, there is also a problem that the price of the entire apparatus becomes high.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、限定された空間しか確保できない場合であっても、締付作業を自動化することのできる安価なネジ締付装置を含むロボットシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a robot system including an inexpensive screw tightening device capable of automating the tightening operation even when only a limited space can be secured. The purpose is to do.

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ロボットと、該ロボットの先端に取付けられたネジ締付装置とを含み、前記ネジ締付装置は、前記ロボットの先端に固定される基部と、該基部に、その一端が回動可能に取付けられる延長部と、該延長部の他端に固定されていて、その先端に係合されたネジを回転させるツール部と、前記延長部を介して前記ツール部を前記ネジに、該ネジの軸方向に押付ける押付機構部と、前記基部に固定されていて円弧形状部分を有するガイド部と、前記延長部を前記円弧形状部分に沿って前記ネジの締付方向に回転させるトルクを発生するトルク発生部と、を具備し、ネジ締付作業時に、前記ロボットが前記ツール部を中心としてネジ締め方向に回転することにより、前記トルク発生部は、前記延長部が前記ガイド部の円弧形状部分に沿ってネジの締付方向に回転するように、一定のトルクを生じさせる、ロボットシステムが提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記トルク発生部に設けられていて、所定値以上の反力が作用したことを検出する第一検出部を具備し、該第一検出部が前記所定値以上の反力が作用したことを検出したときに、前記ネジ締付作業を停止するようにした。
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記押付機構部がエアシリンダである。
４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記押付機構部がバネである。
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記押付機構部の押付作用によって前記ツール部が前記ネジに係合したことを検出する第二検出部を備えた。
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記トルク発生部が管理されたエア圧を使用したエアシリンダである。
７番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記トルク発生部がエア圧力切替装置によって管理された複数のエア圧を使用したエアシリンダである。
８番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記トルク発生部がロボット制御装置により制御されたサーボモータである。
In order to achieve the above-described object, according to a first invention, the robot includes a robot and a screw fastening device attached to the tip of the robot, and the screw fastening device is fixed to the tip of the robot. A base portion, an extension portion having one end rotatably attached to the base portion, a tool portion fixed to the other end of the extension portion and rotating a screw engaged with the tip, and the extension portion A pressing mechanism portion that presses the tool portion against the screw in the axial direction, a guide portion that is fixed to the base portion and has an arc-shaped portion, and the extension portion that extends along the arc-shaped portion. A torque generating unit that generates torque for rotating in the screw tightening direction, and when the screw is tightened, the robot rotates in the screw tightening direction about the tool unit. Part is Parts along the arc-shaped portion of the guide portion so as to rotate in the tightening direction of the screw, causing a constant torque, the robot system is provided.
According to a second aspect, in the first aspect, the first detection unit is provided in the torque generation unit and detects that a reaction force of a predetermined value or more is applied, and the first detection unit The screw tightening operation is stopped when it is detected that a reaction force greater than the predetermined value is applied.
According to a third aspect, in the first aspect, the pressing mechanism is an air cylinder.
According to a fourth aspect, in the first aspect, the pressing mechanism is a spring.
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the second detection unit that detects that the tool unit is engaged with the screw by the pressing operation of the pressing mechanism unit is provided.
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the torque generating section is an air cylinder using an air pressure managed.
According to a seventh invention, in any one of the first to fifth inventions, the torque generator is an air cylinder using a plurality of air pressures managed by an air pressure switching device.
According to an eighth aspect , in any one of the first to fifth aspects, the torque generator is a servo motor controlled by a robot controller.

１番目の発明においては、延長部を採用しているので、ツール部が進入できる最小限の空間しか確保できない場合であっても、締付作業を実施できる。また、トルク発生部に所定値以上の反力が作用した場合には、締付作業を停止するようにし、その結果、締付作業を自動化することができる。さらに、そのようなネジ締付装置は歪みゲージ等を使用する必要がないので、小型のネジ締付装置を安価で提供することができる。また、ネジ締付装置を広範囲で使用することができる。さらに、締付方向が限定されることのない締付作業を行うことができる。
３番目の発明においては、押付機構部がエアシリンダであるので、ツール部を一定の力でネジに押付けることができる。
４番目の発明においては、 押付機構部がバネであるので、ネジ締付装置をさらに安価にできる。
５番目の発明においては、 ツール部がネジに係合したことを確認できるので、安定した締付作業を行うことができる。
６番目の発明においては、トルク発生部が管理されたエア圧を使用しているので、トルクの検出を安価に行うことができる。
７番目の発明においては、トルク発生部が管理された複数のエア圧を使用しているので、エア圧を適宜切替えて、締付トルクを調節することができる。エア圧力切替装置は例えば電空レギュレータである。
８番目の発明においては、トルク発生部がロボット制御装置により制御されているので、ロボット制御装置を用いて締付トルクの変更および検出を行うことができる。
In the first invention, since the extension portion is employed, the tightening operation can be performed even when only a minimum space into which the tool portion can enter can be secured. Further, when a reaction force of a predetermined value or more is applied to the torque generating portion, the tightening operation is stopped, and as a result, the tightening operation can be automated. Further, since such a screw tightening device does not need to use a strain gauge or the like, a small screw tightening device can be provided at a low cost. Moreover, the screw fastening device can be used in a wide range. Furthermore, it is possible to perform a tightening operation without limiting the tightening direction.
In the third invention, since the pressing mechanism is an air cylinder, the tool can be pressed against the screw with a constant force.
In the fourth invention, since the pressing mechanism is a spring, the screw tightening device can be made more inexpensive.
In the fifth aspect, since it can be confirmed that the tool portion is engaged with the screw, a stable tightening operation can be performed.
In the sixth aspect of the invention, since the air pressure managed by the torque generator is used, the torque can be detected at a low cost.
In the seventh invention, since the plurality of air pressures managed by the torque generating unit are used, the tightening torque can be adjusted by appropriately switching the air pressure. The air pressure switching device is, for example, an electropneumatic regulator.
In the eighth aspect , since the torque generating unit is controlled by the robot control device, the tightening torque can be changed and detected using the robot control device.

本発明に基づくネジ締付装置の斜視図である。It is a perspective view of the screw fastening apparatus based on this invention. 図１に示されるネジ締付装置を下面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the screw fastening apparatus shown by FIG. 1 from the lower surface side. 延長部を排除した状態におけるネジ締付装置を下面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the screw fastening device in the state where the extension part was excluded from the lower surface side. ネジ締付装置を側方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the screw fastening apparatus from the side. 本発明に基づくネジ締付装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the screw fastening apparatus based on this invention. 位相合わせ動作を示す第一の斜視図である。It is a 1st perspective view which shows phase alignment operation | movement. 位相合わせ動作を示す第二の斜視図である。It is a 2nd perspective view which shows phase alignment operation | movement. 締付動作を示す第一の斜視図である。It is a first perspective view showing the tightening operation. 締付動作を示す第二の斜視図である。It is a 2nd perspective view which shows fastening operation | movement. 本発明に基づくネジ締付装置を含むロボットシステムの略図である。1 is a schematic diagram of a robot system including a screw tightening device according to the present invention.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づくネジ締付装置の斜視図であり、図２は図１に示されるネジ締付装置を下面側から見た斜視図である。図１および図２に示されるネジ締付装置１０はプレート１９を介してロボット６０の手首先端部に取付けられている。ロボット６０は例えば垂直多関節ロボットであるが、他の形態のロボットでもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. In order to facilitate understanding, the scales of these drawings are appropriately changed.
FIG. 1 is a perspective view of a screw fastening device according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the screw fastening device shown in FIG. The screw fastening device 10 shown in FIGS. 1 and 2 is attached to the wrist tip of the robot 60 via the plate 19. The robot 60 is a vertical articulated robot, for example, but may be another type of robot.

そのようなロボット６０は、本発明のネジ締付装置１０を所望の位置および向きに配置する役目を果たす。従って、本発明においては、ネジ締付装置１０を広範囲で使用することができ、ネジの締付方向が限定されるのを避けられる。   Such a robot 60 serves to place the screw tightening device 10 of the present invention in a desired position and orientation. Therefore, in the present invention, the screw tightening device 10 can be used in a wide range, and the screw tightening direction can be avoided from being limited.

図１および図２に示されるように、ネジ締付装置１０は、ロボット６０に取付けられるプレート１９と、基部１１とを含んでおり、プレート１９と基部１１との間に、後述する押付機構部１５が備えられている。図示される実施形態においては、基部１１は細長状の金属板であり、延長部１２の一端１２ａが基部１１に回動可能に取付られている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the screw tightening device 10 includes a plate 19 attached to the robot 60 and a base portion 11, and a pressing mechanism portion described later between the plate 19 and the base portion 11. 15 is provided. In the illustrated embodiment, the base portion 11 is an elongated metal plate, and one end 12a of the extension portion 12 is rotatably attached to the base portion 11.

図１および図２に示される実施形態においては、延長部１２は基部１１よりもわずかながら長い細長状部材である。そして、延長部１２の他端１２ｂには、ネジ１４を回転させるツール部１３が配置されている。図１および図２においては、ツール部１３の先端には、ネジ１４のヘッドが既に係合されている。また、ネジ１４は、その軸線方向が延長部１２の長さ部分に対して垂直で且つ押付機構部１５の押付方向と同じになるように、ツール部１３に係合されている。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the extension 12 is an elongated member slightly longer than the base 11. And the tool part 13 which rotates the screw | thread 14 is arrange | positioned at the other end 12b of the extension part 12. As shown in FIG. In FIGS. 1 and 2, the head of the screw 14 is already engaged with the tip of the tool portion 13. The screw 14 is engaged with the tool portion 13 so that the axial direction thereof is perpendicular to the length portion of the extension portion 12 and is the same as the pressing direction of the pressing mechanism portion 15.

図１および図２に示される押付機構部１５はエアシリンダである。押付機構部１５は、延長部１２を介してツール部１３をネジ１４に、ネジ１４の軸方向に押付ける役目を果たす。ツール部１３の先端がネジ１４のヘッドに押付けられた状態で、延長部１２がツール部１３回りに回動すると、ツール部１３がネジ１４のヘッドに係合するようになる。押付機構部１５の側面に備えられた係合検出部１８ｂは、押付機構部１５のロッドの位置に基づいて、ツール部１３がネジ１４に係合したことを検出する。   The pressing mechanism 15 shown in FIGS. 1 and 2 is an air cylinder. The pressing mechanism portion 15 serves to press the tool portion 13 against the screw 14 via the extension portion 12 in the axial direction of the screw 14. When the extension portion 12 rotates around the tool portion 13 in a state where the tip of the tool portion 13 is pressed against the head of the screw 14, the tool portion 13 is engaged with the head of the screw 14. The engagement detection unit 18 b provided on the side surface of the pressing mechanism unit 15 detects that the tool unit 13 is engaged with the screw 14 based on the position of the rod of the pressing mechanism unit 15.

図１および図２に示されるように、押付機構部１５がエアシリンダである場合には、ツール部１３を一定の力でネジ１４に押付けることができる。また、押付機構部１５はバネ（図示しない）であってもよく、この場合には、ネジ締付装置１０を極めて安価に提供することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, when the pressing mechanism portion 15 is an air cylinder, the tool portion 13 can be pressed against the screw 14 with a constant force. Further, the pressing mechanism 15 may be a spring (not shown). In this case, the screw tightening device 10 can be provided at a very low cost.

図３は延長部を排除した状態におけるネジ締付装置を下面側から見た斜視図であり、図４はネジ締付装置を側方から見た斜視図である。図３および図４から分かるように、基部１１の下面には、ガイド部１６が固定されている。ガイド部１６は、その長手側面が円弧形状部分を有するように形成されている。さらに、ガイド用ブロック２０が、ガイド部１６に摺動可能に係合されている。ガイド用ブロック２０は、延長部１２の一端１２ａに連結されており、延長部１２と一体的に回動する。
FIG. 3 is a perspective view of the screw tightening device viewed from the lower surface side in a state where the extension portion is excluded, and FIG. 4 is a perspective view of the screw tightening device viewed from the side. As can be seen from FIGS. 3 and 4, a guide portion 16 is fixed to the lower surface of the base portion 11. The guide portion 16 is formed such that its longitudinal side surface has an arc-shaped portion. Further, the guide block 20 is slidably engaged with the guide portion 16. The guide block 20 is connected to one end 12 a of the extension 12 and rotates integrally with the extension 12 .

図４から特に分かるように、基部１１の下面には、トルク発生部１７が備えられており、そのロッドの先端はリンク機構になっている。リンク機構は、延長部１２の一端１２ａ近傍において延長部１２の側面にピンで係合している。   As can be seen particularly from FIG. 4, a torque generator 17 is provided on the lower surface of the base 11, and the tip of the rod is a link mechanism. The link mechanism is engaged with the side surface of the extension part 12 with a pin in the vicinity of the one end 12 a of the extension part 12.

図示されるトルク発生部１７は、管理されたエア圧を使用したエアシリンダである。このため、トルク発生部１７の側面に取付けられたトルク検出部１８ａは、トルクを容易且つ安価に検出することができる。トルク検出部１８ａは例えばリードスイッチであってもよい。   The illustrated torque generator 17 is an air cylinder that uses a controlled air pressure. For this reason, the torque detector 18a attached to the side surface of the torque generator 17 can detect the torque easily and inexpensively. The torque detector 18a may be a reed switch, for example.

あるいは、トルク発生部１７は、図示しないエア切替装置によって管理された複数のエア圧を使用したエアシリンダであってもよい。この場合には、エア圧を適宜切替えて、締付トルクを調節することができる。エア圧力切替装置は例えば図２に示される電空レギュレータ６３であってもよい。   Alternatively, the torque generator 17 may be an air cylinder that uses a plurality of air pressures managed by an air switching device (not shown). In this case, the tightening torque can be adjusted by appropriately switching the air pressure. The air pressure switching device may be, for example, the electropneumatic regulator 63 shown in FIG.

図５は本発明に基づくネジ締付装置の動作を示すフローチャートである。さらに、図６および図７は位相合わせ動作を示す斜視図であり、図８および図９は締付動作を示す斜視図である。図６から図９に示されるワーク３０は、筒状のワーク本体３１と、ワーク本体３１の端面に取付けられるリール部材３２とから構成される。   FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the screw tightening device according to the present invention. 6 and 7 are perspective views showing the phase matching operation, and FIGS. 8 and 9 are perspective views showing the tightening operation. A workpiece 30 shown in FIGS. 6 to 9 includes a cylindrical workpiece body 31 and a reel member 32 attached to the end surface of the workpiece body 31.

図６および図７に示されるように、リール部材３２は、二つの端板３３、３４と、これら端板３３、３４を連結する中心軸部３５とを含んでいる。図から分かるように、端板３３の直径はワーク本体３１の端面の直径に概ね等しい。また、図６から分かるように、中心軸部３５は比較的短いものの、延長部１２の他端１２ｂおよびツール部１３が挿入可能な程度に長いものとする。   As shown in FIGS. 6 and 7, the reel member 32 includes two end plates 33 and 34 and a central shaft portion 35 that connects the end plates 33 and 34. As can be seen from the figure, the diameter of the end plate 33 is approximately equal to the diameter of the end surface of the work body 31. As can be seen from FIG. 6, the central shaft portion 35 is relatively short, but is long enough to allow the other end 12 b of the extension portion 12 and the tool portion 13 to be inserted.

また、以下の実施例においては、ネジ締付装置１０のツール部１３が六角棒レンチであり、ネジ１４のヘッドには対応する六角穴が形成されているものとする。ただし、他の構成のツール部１３およびネジ１４を採用した場合であっても、本発明の範囲に含まれる。また、端板３３およびワーク本体３１の端面には、ネジ１４に対応する複数の穴が形成されており、これら穴には雌ネジが形成されているものとする。   In the following embodiments, it is assumed that the tool portion 13 of the screw tightening device 10 is a hexagonal bar wrench, and a corresponding hexagonal hole is formed in the head of the screw 14. However, even when the tool portion 13 and the screw 14 having other configurations are employed, they are included in the scope of the present invention. A plurality of holes corresponding to the screws 14 are formed in the end faces of the end plate 33 and the work main body 31, and female screws are formed in these holes.

以下、図５から図９を参照しつつ、本発明のネジ締付装置１０を用いてリール部材３２の一方の端板３３をワーク本体３１の端面にネジで固定するネジ締付作業について説明する。なお、リール部材３２はワーク本体３１の端面に既に適切に配置されており、端板３３の複数の穴およびこれらに対応するワーク本体３１の端面の穴には、ネジ１４が予め挿入されているものとする。   Hereinafter, a screw tightening operation for fixing one end plate 33 of the reel member 32 to the end surface of the work body 31 with screws using the screw tightening device 10 of the present invention will be described with reference to FIGS. . Note that the reel member 32 is already properly disposed on the end surface of the work body 31, and screws 14 are inserted in advance into the plurality of holes in the end plate 33 and the corresponding holes in the end surface of the work body 31. Shall.

はじめに図５のステップＳ１において、ロボット６０をその元位置から移動させて、ツール部１３の先端を、端板３３に挿入された一つのネジ１４の直上に位置決めする。本発明においては、延長部１２の他端１２ｂおよびツール部１３のみを端板３３、３４の間の空間に挿入すれば十分であり、ロボット６０の手首先端部自体をこの空間に挿入する必要はない。このため、本発明においては、ツール部１３が進入できる最小限の空間しか確保できない場合であっても、後述する位相合わせ作業およびネジ締付作業を行うことができる。   First, in step S <b> 1 of FIG. 5, the robot 60 is moved from its original position, and the tip of the tool portion 13 is positioned immediately above one screw 14 inserted in the end plate 33. In the present invention, it is sufficient to insert only the other end 12b of the extension portion 12 and the tool portion 13 into the space between the end plates 33 and 34, and it is necessary to insert the wrist tip portion itself of the robot 60 into this space. Absent. For this reason, in this invention, even if it is a case where only the minimum space which the tool part 13 can approach can be ensured, the phase alignment operation | work and screw fastening operation | work mentioned later can be performed.

次いで、図６において矢印Ａ１で示されるように、押付機構部１５を駆動して、ツール部１３をネジ１４に所定の力で押付ける。このときには、ツール部１３をネジ１４に単に押付けているだけであるので、ツール部１３の先端はネジ１４のヘッドの穴に挿入されていない。   Next, as indicated by an arrow A1 in FIG. 6, the pressing mechanism portion 15 is driven to press the tool portion 13 against the screw 14 with a predetermined force. At this time, since the tool portion 13 is simply pressed against the screw 14, the tip of the tool portion 13 is not inserted into the hole of the head of the screw 14.

次いで、ステップＳ２において、ロボット６０をツール部１３を中心として回転させる。これにより、図６に矢印Ａ２で示されるように、ネジ締付装置１０がツール部１３回りに回動するようになる。このようにネジ締付装置１０を回動させると、ツール部１３の先端がネジ１４のヘッドの穴に自然に落下するようになる。   Next, in step S <b> 2, the robot 60 is rotated about the tool unit 13. Thereby, as shown by arrow A2 in FIG. 6, the screw tightening device 10 rotates around the tool portion 13. When the screw tightening device 10 is thus rotated, the tip of the tool portion 13 naturally falls into the hole of the head of the screw 14.

図７に示されるツール部１３は、図６に示されるツール部１３よりも短いので、図７においてはツール部１３の先端がネジ１４の穴に落下したのが分かるであろう。本発明では、ネジ締付装置１０を回動させることにより、ツール部１３がネジ１４に係合し、それにより、位相合わせ作業を自動的に行うことができる。   Since the tool portion 13 shown in FIG. 7 is shorter than the tool portion 13 shown in FIG. 6, it can be seen that the tip of the tool portion 13 has fallen into the hole of the screw 14 in FIG. 7. In the present invention, the tool tightening device 10 is engaged with the screw 14 by rotating the screw tightening device 10, whereby the phase alignment operation can be automatically performed.

ツール部１３の先端がネジ１４の穴に落下するときには、押付機構部１５（この場合にはエアシリンダ）のロッドが所定量だけ下方向に延びる。押付機構部１５に取付けられた係合検出部１８ｂはこのような変化を検出する。ステップＳ３において、ロッドが下方向に延びたと判定された場合には、ツール部１３がネジ１４の穴に係合し、位相合わせが完了したと判断できる。このような判定は所定周期毎に行われるものとする。ロッドが下方向に延びたと判定されない場合には、ステップＳ３に戻って、ネジ締付装置１０をさらに回動させる。このように、本発明では、ツール部１３がネジ１４に係合したことを確認できるので、後述する締付作業を安定して確実に行うことができる。   When the tip of the tool portion 13 falls into the hole of the screw 14, the rod of the pressing mechanism portion 15 (in this case, the air cylinder) extends downward by a predetermined amount. The engagement detecting unit 18b attached to the pressing mechanism unit 15 detects such a change. If it is determined in step S3 that the rod has extended downward, it can be determined that the tool portion 13 has engaged with the hole of the screw 14 and phase alignment has been completed. Such a determination is made every predetermined period. If it is not determined that the rod has extended downward, the process returns to step S3 to further rotate the screw tightening device 10. Thus, in this invention, since it can confirm that the tool part 13 engaged with the screw | thread 14, the fastening operation | work mentioned later can be performed stably and reliably.

次いで、ステップＳ４においては、図８の矢印Ａ３で示されるように、ロボット６０をツール部１３を中心として回転させる。このときの回転方向はネジ１４の締付方向と同一である。これにより、延長部１２もロボット６０と共に回転して、ネジ１４を締付け始めるようになる。このとき、矢印Ａ４で示されるように、トルク発生部１７は、延長部１２がガイド部１６の円弧形状部分に沿ってネジ１４の締付方向に回転するように、一定のトルクを生じさせる。   Next, in step S4, as indicated by an arrow A3 in FIG. The rotating direction at this time is the same as the tightening direction of the screw 14. As a result, the extension portion 12 also rotates together with the robot 60 and starts tightening the screw 14. At this time, as indicated by an arrow A4, the torque generator 17 generates a constant torque so that the extension 12 rotates in the tightening direction of the screw 14 along the arc-shaped portion of the guide 16.

ネジ１４が概ね締付けられると、図９の矢印Ａ５で示されるように、締付けによる反力が作用するようになる。これにより、延長部１２はガイド部１６の円弧形状部分に沿って矢印Ａ５の方向に移動すると共に、トルク発生部１７に取付けられたトルク検出部１８ａにより検出されるトルクが上昇する。この間もロボット６０は矢印Ａ３方向に移動し続け、ネジ１４を増締めすることができる。   When the screw 14 is generally tightened, a reaction force due to the tightening acts as indicated by an arrow A5 in FIG. Thereby, the extension portion 12 moves in the direction of the arrow A5 along the arc-shaped portion of the guide portion 16, and the torque detected by the torque detection portion 18a attached to the torque generation portion 17 increases. During this time, the robot 60 continues to move in the direction of the arrow A3, and the screw 14 can be tightened.

そして、ステップＳ５においては、トルク検出部１８ａのトルク検出値を参照して、トルク検出値が所定値よりも大きいか否かを判定する。トルク検出値が所定値よりも大きくない場合には、ステップＳ４に戻る。   In step S5, the torque detection value of the torque detector 18a is referred to and it is determined whether or not the torque detection value is greater than a predetermined value. If the detected torque value is not greater than the predetermined value, the process returns to step S4.

これに対し、トルク検出値が所定値よりも大きい場合には、十分な締付トルクが得られたと判断できる。従って、このような場合には、締付作業を停止して、ステップＳ６に進む。ステップＳ６においては押付機構部１５の押付作用を停止させる。そして、ロボット６０を移動させてツール部１３をネジ１４から離脱させる。最終的に、ロボット６０を初期位置まで戻して処理を終了する。   On the other hand, when the detected torque value is larger than the predetermined value, it can be determined that sufficient tightening torque has been obtained. Therefore, in such a case, the tightening operation is stopped and the process proceeds to step S6. In step S6, the pressing action of the pressing mechanism 15 is stopped. Then, the robot 60 is moved to detach the tool part 13 from the screw 14. Finally, the robot 60 is returned to the initial position and the process is terminated.

このように、本発明においては、延長部１２を採用しているので、ツール部１３が進入できる最小限の空間しか確保できない場合であっても、延長部１２をそのような空間に進入させて締付作業を実施できる。また、トルク発生部１７に所定値以上の反力が作用した場合には、締付作業を停止するようにしている。このため、本発明では、図５に示される一連の締付作業全体を自動化することも可能である。また、本発明においては、歪みゲージ等を使用する必要がないので、小型のネジ締付装置を安価で提供することができる。   As described above, in the present invention, since the extension portion 12 is employed, even if only a minimum space where the tool portion 13 can enter can be secured, the extension portion 12 is allowed to enter such a space. Tightening work can be performed. Further, when a reaction force of a predetermined value or more is applied to the torque generating unit 17, the tightening operation is stopped. For this reason, in the present invention, the entire series of tightening operations shown in FIG. 5 can be automated. Moreover, in the present invention, since it is not necessary to use a strain gauge or the like, a small screw fastening device can be provided at a low cost.

また、本発明に基づくネジ締付装置を含むロボットシステムの略図である図１０に示されるように、ロボット６０はロボット制御装置６１によって制御されている。或る実施形態においては、トルク発生部１７は、ロボット制御装置６１により制御されたロボット６０のサーボモータ６２であってもよい。この場合には、トルク発生部１７がロボット制御装置６１により制御されているので、ロボット制御装置６１を用いて締付トルクの変更および検出を行うことができるのが分かるであろう。   Further, as shown in FIG. 10 which is a schematic diagram of a robot system including a screw tightening device according to the present invention, the robot 60 is controlled by a robot control device 61. In an embodiment, the torque generator 17 may be a servo motor 62 of the robot 60 controlled by the robot controller 61. In this case, since the torque generator 17 is controlled by the robot controller 61, it will be understood that the tightening torque can be changed and detected using the robot controller 61.

１０ ネジ締付装置
１１ 基部
１２ 延長部
１２ａ 一端
１２ｂ 他端
１３ ツール部
１４ ネジ
１５ 押付機構部
１６ ガイド部
１７ トルク発生部
１８ａ トルク検出部
１８ｂ 係合検出部
１９ プレート
２０ ガイド用ブロック
３０ ワーク
３１ ワーク本体
３２ リール部材
３３、３４ 端板
３５ 中心軸部
６０ ロボット
６１ ロボット制御装置
６２ サーボモータ
６３ 電空レギュレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Screw fastening apparatus 11 Base 12 Extension part 12a One end 12b Other end 13 Tool part 14 Screw 15 Pushing mechanism part 16 Guide part 17 Torque generation part 18a Torque detection part 18b Engagement detection part 19 Plate 20 Guide block 30 Work 31 Work Main body 32 Reel member 33, 34 End plate 35 Central shaft portion 60 Robot 61 Robot control device 62 Servo motor 63 Electropneumatic regulator

Claims (8)

ロボットと、
該ロボットの先端に取付けられたネジ締付装置とを含み、
前記ネジ締付装置は、
前記ロボットの先端に固定される基部と、
該基部に、その一端が回動可能に取付けられる延長部と、
該延長部の他端に固定されていて、その先端に係合されたネジを回転させるツール部と、
前記延長部を介して前記ツール部を前記ネジに、該ネジの軸方向に押付ける押付機構部と、
前記基部に固定されていて円弧形状部分を有するガイド部と、
前記延長部を前記円弧形状部分に沿って前記ネジの締付方向に回転させるトルクを発生するトルク発生部と、を具備し、
ネジ締付作業時に、前記ロボットが前記ツール部を中心としてネジ締め方向に回転することにより、前記トルク発生部は、前記延長部が前記ガイド部の円弧形状部分に沿ってネジの締付方向に回転するように、一定のトルクを生じさせる、ロボットシステム。 With robots,
A screw tightening device attached to the tip of the robot,
The screw tightening device is
A base fixed to the tip of the robot;
An extension that is pivotably attached at one end to the base;
A tool part that is fixed to the other end of the extension and rotates a screw engaged with the tip;
A pressing mechanism that presses the tool portion against the screw via the extension in the axial direction of the screw;
A guide portion fixed to the base and having an arc-shaped portion;
A torque generating part for generating a torque for rotating the extension part in the tightening direction of the screw along the arc-shaped part,
During the screw tightening operation, the robot rotates in the screw tightening direction centering on the tool portion, so that the torque generating portion has the extension portion in the screw tightening direction along the arc-shaped portion of the guide portion. A robot system that generates a constant torque to rotate. 前記トルク発生部に設けられていて、所定値以上の反力が作用したことを検出する第一検出部を具備し、
該第一検出部が前記所定値以上の反力が作用したことを検出したときに、前記ネジ締付作業を停止するようにした、請求項１に記載のロボットシステム。 A first detection unit that is provided in the torque generation unit and detects that a reaction force of a predetermined value or more is applied;
The robot system according to claim 1, wherein the screw tightening operation is stopped when the first detection unit detects that a reaction force of the predetermined value or more is applied. 前記押付機構部がエアシリンダである請求項１に記載のロボットシステム。   The robot system according to claim 1, wherein the pressing mechanism is an air cylinder. 前記押付機構部がバネである請求項１に記載のロボットシステム。   The robot system according to claim 1, wherein the pressing mechanism is a spring. 前記押付機構部の押付作用によって前記ツール部が前記ネジに係合したことを検出する第二検出部を備えた請求項１から４のいずれか一項に記載のロボットシステム。   5. The robot system according to claim 1, further comprising a second detection unit configured to detect that the tool unit is engaged with the screw by a pressing operation of the pressing mechanism unit. 前記トルク発生部が管理されたエア圧を使用したエアシリンダであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロボットシステム。 The robot system according to any one of claims 1 to 5 , wherein the torque generation unit is an air cylinder using a controlled air pressure. 前記トルク発生部がエア圧力切替装置によって管理された複数のエア圧を使用したエアシリンダであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロボットシステム。 The robot system according to any one of claims 1 to 5 , wherein the torque generating unit is an air cylinder using a plurality of air pressures managed by an air pressure switching device. 前記トルク発生部がロボット制御装置により制御されたサーボモータであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロボットシステム。 The robot system according to claim 1, wherein the torque generation unit is a servo motor controlled by a robot control device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11097423B2 (en) 2016-04-24 2021-08-24 Franka Emika Gmbh Method for controlling a robot manipulator for screwing in a screw

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10120364B2 (en) * 2015-03-27 2018-11-06 GM Global Technology Operations LLC Self-corrective nut running for robotic applications
US11035657B2 (en) * 2016-11-07 2021-06-15 Dai-Ichi Sokuhan Works Co. Threaded-hole inspection device
CN109591004A (en) * 2019-01-14 2019-04-09 中国科学院自动化研究所 Precision assembly manipulator
TWI715065B (en) * 2019-06-14 2021-01-01 友創工業股份有限公司 Screw system
CN110666493A (en) * 2019-09-05 2020-01-10 上海交通大学 Automatic installation device for temporary composite fasteners

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4043365A (en) * 1976-05-18 1977-08-23 George York Automatic screw driver having brake responsive ball clutch means
JPS58177279U (en) * 1983-04-07 1983-11-26 三洋機工株式会社 Natsutranna
US4573271A (en) * 1984-03-14 1986-03-04 General Motors Corporation Machine performance sensor
JPS6346232A (en) 1986-08-13 1988-02-27 Kao Corp Formed article soluble in cold water
JPH0437789Y2 (en) 1986-09-12 1992-09-04
US4782726A (en) * 1987-01-13 1988-11-08 Ryder Internation Corporation Lead screw driver
JP2002331428A (en) * 2001-09-27 2002-11-19 Honda Motor Co Ltd Screw fastening method and device by force control robot
JP4367666B2 (en) * 2007-11-09 2009-11-18 トヨタ自動車株式会社 Screw tightening device
JP2010012583A (en) * 2008-07-07 2010-01-21 Denso Corp Device for operating wrench for fastening nut
JP5569334B2 (en) * 2010-10-22 2014-08-13 株式会社デンソー Nut tightening device and nut tightening method
CN103056646A (en) * 2013-01-27 2013-04-24 郭祥英 Screwing robot

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11097423B2 (en) 2016-04-24 2021-08-24 Franka Emika Gmbh Method for controlling a robot manipulator for screwing in a screw

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